零件專用翻轉機構設計

1、目 錄第一章 緒論11.1 引言11.2課題來源及研究的目的和意義11.3 同類設備目前的發(fā)展狀況11.4 論文體系和主要內(nèi)容21.5 論文主要內(nèi)容2第二章 零件專用翻轉機構的工作原理及主要組成42.1機械產(chǎn)品設計過程的概述42.2 機構的選擇及各部分采用形式的確定52.2.1零件專用翻轉機構52.2.2 提升機構72.3 翻轉過程的運動和位置分析72.3.1提升過程72.3.2 翻轉過程92.4小車附件的布置9第三章 零件專用翻轉機構主要零件的設計計算及校核103.1齒輪的設計與校核103.1.1 確定傳動裝置的總傳動比和各分配傳動比103.1.2 傳動零件的設計計算113.2 軸的校核及計

2、算153.3滾動軸承的選擇及校核計算213.4 鍵連接的選擇和計算233.5 聯(lián)軸器的選取243.6箱體及其附件的設計243.7液壓缸的設計計算及校核253.8 提升鉤子的設計32第四章 零件專用翻轉機構的三維建模及二維圖紙334.1主要零件的三維建模334.2 零件專用翻轉機構裝配的三維建模過程及其模型384.2.1 減速器的三維建模過程384.2.2 小車的三維建模過程及其模型404.2.3零件專用翻轉機構的整體三維建模過程及其模型404.3零件專用翻轉機構的二維圖紙 （見附錄）40第五章 總結與展望415.1全文總結415.2本文的創(chuàng)新點415.3展望41致謝43參考文獻44附錄：45第

3、一章 緒論1.1 引言隨著當今社會的發(fā)展，節(jié)能減排日益成為人們普遍關注的問題。節(jié)省能源減少垃圾廢棄物的排放既符合社會發(fā)展的主題，也是一個國家競爭與世界之林的一項重要指標。零件專用翻轉機構的設計是一個純綠色的機械產(chǎn)品，采用手柄連接二級減速器，實現(xiàn)工件的翻轉，通過減速器的減速，從而減少需要轉動的力與力矩，使輸出功率與負載的變化而變化，操作簡單使用方便?？梢詼p少工人手動的翻轉工件，節(jié)約了人力物力，降低了工人的勞動強度。最重要的是零件專用翻轉機構節(jié)約能源，符合當今社會發(fā)展的主題，隨著能源的日益匱乏，加工制造的工藝水平的提高，相信零件專用翻轉機構會應用的越來越廣。1.2課題來源及研究的目的和意義隨著經(jīng)濟

4、的發(fā)展，基礎建設迅猛增長，各類工程機械的需求量大幅增加。工程機械制造中，車架等焊接結構件的生產(chǎn)占有很大的比重。在此設計中要求是工件翻轉，以便于安裝零部件。為了保證安裝構件的安裝質量，有必要大力發(fā)展能提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質量的相應安裝設備。在大型結構件的安裝及機加工過程中，有些工件需180度翻轉。一般的做法是用行車起吊，升高一端后移動再放下來翻轉工件。對于大型結構件來說，這種操作相當危險，而且還受行車起吊高度的限制。另一種就是吊上翻轉機進行翻轉，但這種做法由于工件旋轉半徑大，裝夾位置高，操作安全性差。還有一種做法就是像翻書一樣的翻轉，翻書形式翻身雖然操作位置低，但占有的空間非常大。如果先低位裝夾，

5、再將工件上升到一定的高度后翻轉，完成后再下降拆卸，則生產(chǎn)效率低，設備制造成本高。經(jīng)調研發(fā)現(xiàn)，大型結構件翻身的生產(chǎn)安全隱患，在工程機械制造領域普遍存在。針對該情況，設計了零件專用翻轉機構，適用于中小型工件的翻轉，在使用操作過程中，安全可靠，操作簡單。1.3 同類設備目前的發(fā)展狀況對于零件專用翻轉機構，現(xiàn)在已有很多的形式。如有框架式、頭尾架式、鏈式、環(huán)式、推舉式等。并已在實際生產(chǎn)中用于各種工件的翻轉。目前國內(nèi)還未對各種形式的翻轉機制訂出系列標準，但國內(nèi)已有廠家生產(chǎn)頭尾架式的翻轉機，并成系列。另外，配合焊接機器人使用的框架式、頭尾架式翻轉機，國內(nèi)外均有生產(chǎn)。它們都是點位控制，控制點數(shù)以使用要求而定，

6、但多為2點(每隔180)、4點（每隔90）、8點（每隔45）控制，翻轉速度以恒速的為多，但也有 變速的。翻轉機與機器人聯(lián)機按程序動作，載重量多在203000kg之間。例如我國汽車、摩托車等制造行業(yè)使用的弧焊機器人加工中心，已成功地采用了國產(chǎn)頭尾架式和框架式的焊接翻轉機，由于是恒速翻轉，點位控制，并輔以電磁制動和汽缸錐銷強制定位，所以多采用交流電動機驅動、普通齒輪副減速，機械傳動系統(tǒng)的制造精度比軌跡控制的低1到2級，造價便宜。提升機構主要有機械式和液壓式兩種，且各種提升設備已形成標準系列。在這里就不在做詳細的闡述。機械式與液壓式起升機構的應用：主要介紹了機械式和液壓式起升機構的基本分類，以及這兩

7、種機構在實際工程中的應用。起升機構可分為機械式和液壓式兩種。機械式起升機構包括：（1）嚙合式驅動裝置a）用于主要為提升件貨的繩索卷繞式起升機構b）用于雙繩或四繩抓斗的繩索卷繞式起升機構c）鏈條卷繞式起升機構。d）螺桿或針齒條以及齒條起升機構（2）驅繩輪起升機構的摩擦式驅動裝置液壓式起升機構a) 壓缸起升機構b) 壓馬達驅動的繩索卷繞起升機構1.4 論文體系和主要內(nèi)容1.5 論文主要內(nèi)容第一章：緒論，主要就零件專用翻轉機構的研究現(xiàn)狀、課題提出的來源、應用的前景等進行分析和闡述。第二章：介紹零件專用翻轉機構的工作原理和主要組成，主要對機械產(chǎn)品設計進程進行理論概述，然后在理論基礎上，應用到實際中去，

8、采用“演繹推理”的方法，導出零件專用翻轉機構的工作原理和其主要機構組成。第三章：零件專用翻轉機構的主要零部件的研究，從機械系統(tǒng)的四個組成部分：動力部分、傳動部分、執(zhí)行部分和控制部分對零件專用翻轉機構進行詳細的設計研究，為了更好的說明所設計研究的零部件，插入相關零部件的主要視圖。第四章：通過proe軟件對零件專用翻轉機構每個零件進行三維建模，力求能夠完整的表述整體結構，最后進行零件裝配，能夠對整個外形有個整體的了解，對選別機的裝配過程進行詳實的描述。最后一章：總結和展望，對整個研究課題進行總結，概括全文內(nèi)容和主要工作；提出本文創(chuàng)新點，并對未來提出展望，確定進一步研究內(nèi)容。第二章 零件專用翻轉機構

9、的工作原理及主要組成2.1機械產(chǎn)品設計過程的概述人類在不同的階段會提出不同的需求，一種需求滿足后，又會在此基礎上提出更新、更高的要求。設計的目的正是為了滿足人類不斷提高的需求，是人類征服自然、改造自然的基本活動之一。設計的過程指的是從接到設計任務、確定設計要求到完成整個設計工作的全過程。為了更好地完成設計任務，設計人員針對設計工作的具體步驟所制訂的計劃與安排，稱為設計進程。機械產(chǎn)品設計進程通常為四段式， 即產(chǎn)品規(guī)劃階段、方案設計階段、技術設計階段和施工設計階段，關系如圖2-1所示。明確設計要求任務產(chǎn)品規(guī)劃原理方案設計技術設計施工設計試驗試制投產(chǎn)圖2-1 機械產(chǎn)品設計進程產(chǎn)品規(guī)劃階段的主要任務是

10、通過市場調研、技術調研、社會環(huán)境調研來制訂可行性研究報告和設計要求表，本篇的產(chǎn)品規(guī)劃內(nèi)容在第一章緒論作了詳細說明。方案設計階段是設計進程中一個十分重要的階段，設計人員根據(jù)設計要求表的各項要求，運用自己所掌握的知識和經(jīng)驗以及在產(chǎn)品規(guī)劃中所收集的全部資料，構思出滿足設計要求的原理解答方案，原理解答方案是一種初步考慮結構形狀并能完成所需功能的原理組合，本篇的原理解答方案在本章的第二節(jié)作詳細的研究，技術設計階段和施工設計階段的工作成果有：參數(shù)尺寸計算、結構裝配草圖總體圖和外形圖、全部生產(chǎn)圖紙技術文件，本篇的這兩個階段主要見第三章零件專用翻轉機構的主要零部件設計，并且按機械系統(tǒng)的組成：動力部分、傳動部分

11、、執(zhí)行部分和控制部分進行分析研究。2.2 機構的選擇及各部分采用形式的確定根據(jù)對題目“翻轉提升機構設計”可知，該機構主要有兩部分組成，即翻轉機構和提升機構，現(xiàn)分別對這兩種機構進行討論。2.2.1零件專用翻轉機構零件專用翻轉機構是將工件沿水平軸轉動或傾斜，使之處于有利于加工位置的變位設置機構。最為常見的有框架式、頭尾架式、鏈式、環(huán)式、推舉式等零件專用翻轉機構1鏈式零件專用翻轉機構鏈式零件專用翻轉機構結構形式如下圖圖2-2鏈式零件專用翻轉機構由圖可知，鏈式零件專用翻轉機構結構比較簡單，因為采用鏈條支撐，對箱形斷面的角接焊縫也同樣適用，其缺點是焊縫對中較費時，焊接是在自由狀態(tài)下焊接，不便于用夾具控制

12、焊接變形。2推舉式零件專用翻轉機構推舉式零件專用翻轉機構結構如下圖圖2-3推舉式零件專用翻轉機構推舉式零件專用翻轉機構結構也比較簡單，且能翻轉的工件類型也較多，但這種結構一次最多只能翻轉90，翻轉后工作臺需要復位。對于大角度的翻轉效率低下。3小車式零件專用翻轉機構小車式零件專用翻轉機構如下圖：圖2-4 小車式零件專用翻轉機構該零件專用翻轉機構設計成為一個小車的形狀，小車的推手是一個可以搖動的擺桿。在工作時首先將小車推到工件處，利用小車上的鉤子將工件勾住，然后利用小車推手的擺動，推到液壓機構的工作。液壓部分是采用液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?，利用搖桿將液壓油壓入到支撐油缸內(nèi)，使整個小車基座提升，小車上裝

13、有導軌，可以使得工件在勾住后，可以前后左右的移動。翻轉過程主要是二級減速器的翻轉，利用手柄與減速器連接，帶動夾持工具夾持著工件進行翻轉。之所以設計成二級減速，這樣可以減小手柄的施力，通過設定一定的傳動比，盡可能的減少力矩，從而降低勞動強度。根據(jù)以上三種機構的特點，考慮結構的復雜程度和工作效率，結合工件的形狀和翻轉的難易程度，選擇小車式翻轉比較實用。小車式零件專用翻轉機構操作起來非常簡單。2.2.2 提升機構提升機構分為機械式和液壓式兩種，現(xiàn)對這兩種機構進行比較，以確定最終采用的機構形式。液壓式提升機構是常用提升機構中的一種。它采用液壓作為動力源。包括有使用液壓馬達，其執(zhí)行提升的機構同機械式。還

14、有采用液壓缸進行提升。由于液壓缸的行程有限，對于較大行程的提升都設計有增加行程的裝置，如x形的支架。因此，液壓式提升機構多用于升降臺、汽車翻斗等不需要很大行程，但卻有較大載重的設備中。機械式提升機構通常是以省力的鋼絲繩滑輪組作為執(zhí)行構件的，所以可以有較大的提升范圍，滑輪組一般使用定滑輪、定滑輪和動滑輪、雙聯(lián)滑輪組（四分支）、雙聯(lián)滑輪組（八分支）等 幾種形式。另外在機械式提升機構中，也有采用齒輪和齒條進行提升。液壓式提升機構的運行比較平穩(wěn)，容易實現(xiàn)無級調速及過載保護，且裝置的使用壽命較長。但液壓提升機構中的油液較易受溫度變化的影響，同時油液還有泄露的問題。另外，機械式提升機構大多都是采用提拉的方

15、式提升重物，而液壓式提升機構主要采用推舉的方式提升重物?？紤]液壓傳動具有在同樣的驅動功率下，液壓裝置的重量更輕、體積更小及耐沖擊的特點。選用液壓式提升機構作為工件的提升裝置。由于系統(tǒng)不需要較大的提升行程，所以使用液壓缸直接推動翻轉架進行提升即可，這樣做，雖然要使用較多的液壓缸，但可以簡化提升機構，所有翻轉架的液壓缸都由一個泵源提供動力，即可保證液壓缸的同步動作，也可以減少空間的使用。2.3 翻轉過程的運動和位置分析該零件專用翻轉機構的工作過程包括工件的提升和翻轉兩步工序。2.3.1提升過程提升過程是翻轉進行的第一步，先將小車推到工件的上方，然后放下鉤子用鉤子勾住工件的上沿處，然后擺動小車的推手

16、，根據(jù)小車與液壓缸組成的搖桿滑塊機構，滑塊即相當于液壓缸中的活塞桿，通過搖桿的前后擺動，帶動著活塞桿做往復的運動，從而不斷的將液壓油壓入到工作液壓缸中，推動著整個小車機構的提升。圖2-5液壓升降車零件專用翻轉機構的設計就是基于圖2-5的液壓升降小車的基礎上進行設計的。在小車推手和底部有一動力液壓缸相連接。對小車進行改造，工作原理圖即如圖2-6。圖2-6液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟砣鐖D2-6,圖中1即代表小車的推手，3是動力液壓缸，4、5則分別為單向閥，9為卸載閥，6為工作液壓缸。整個零件專用翻轉機構由3個液壓缸組成，一個動力液壓缸安裝在小車的尾部，另外兩個裝在小車的前方起到支撐和提升的作用。1桿的上下

17、往復擺動帶動活塞桿2經(jīng)液壓油源源不斷的壓入到工作液壓缸6中，在此過程中，在缸體中液壓油壓力的作用下，8重物開始提升。當需要工件下降時挨凍卸載閥9使液壓油在重物重力的作用下，流回油池，從而工件下降。單向閥4的作用是保證在1桿壓油時液壓油壓入液壓缸中，而液壓油不會流回油池。單向閥5是保證桿1在抽油時只能從油池中抽油，而液壓缸中的油也不會流入工作液壓缸中。利用搖桿1的往復運動將液壓油源源不斷的壓入油缸從而完成工件的提升過程。2.3.2 翻轉過程圖2-7二級減速器零件專用翻轉機構翻轉過程是利用二級減速器來實現(xiàn)的。如圖2-7所示，通過手柄1與二級減速器相連接，搖動手柄帶動二級減速器的運動，從而帶動裝夾工

18、具2的轉動。在第一步提升過程后，利用小車支架上的軌道將工件移至裝夾工具處，因要翻轉的工件是兩邊較粗中間細的形狀，所以利用2可將工件固定在裝夾工具上，為了防止工件翻轉不穩(wěn)定，可以在裝夾工具2的開口處上下加一擋板，將工件穩(wěn)定的控制在裝夾工具上。通過一定的傳動比，可以重物較大的轉矩轉化為施加于手柄很小的力矩。這樣當翻轉工件時只需很小的力矩即可使工件翻轉，可以極大的節(jié)省人力及物力。2.4小車附件的布置提升鉤子的材料取為橡膠制成。兩個鉤子均勻的布置在縱向支撐架上，小車橫梁加工成導軌形式，橫向支撐架可以在導軌上前后移動，縱向支撐架可以在橫向制成架上左右移動。這樣，當鉤子鉤住工件后，可以在導軌上前后移動，也

19、可以在工型制成架上左右移動。由此可是避免裝夾工件時的不便，由鉤子直接將工件安置在裝夾工具上進行翻轉。第三章 零件專用翻轉機構主要零件的設計計算及校核3.1齒輪的設計與校核3.1.1 確定傳動裝置的總傳動比和各分配傳動比1. 各級傳動效率聯(lián)軸器效率1 =0.99滾動軸承效率2 =0.980.980.98=0.941閉式齒數(shù)傳動效率3 =0.970.97=0.941零件專用翻轉機構效率4 =0.96傳動裝置的總效率總應為組成傳動裝置的各部分運動副效率的乘積，即：總 =0,990.9410.9410.96=0.841負載功率pw=fv/1000=20.1=0.2kw輸入功率pd =pw/總=0.2/

20、0.841=0.24kw2. 確定總的傳動比i總 =10分配傳動裝置傳動比i總=i1 i2 取定i1=4，i2=23. 計算各軸的動力和動力參數(shù) 各軸的轉速 軸：n4=/2=9.55/1=9.55r/min 軸：n3= n4=9.55 r/min 軸：n2=n3i2=9.552.5=23.875 r/min 軸：n1=n2i1=23.8754=95.5 r/min各軸的輸入功率軸：p1=pd1 =0.240.99=0.2376 kw軸：p2=p123=0.23760.980.97=0.2259 kw軸：p3=p223=0.22590.980.97=0.2147 kw軸：p4=p324=0.21

21、470.960.98=0.2083 kw到軸的輸出功率分別為輸出功率乘以軸承的效率0.98 各軸轉矩 軸：t1=9550pd/n1=95500.24/95.5=24 nm 軸：t2=t1i123=2440.980.97=91.26 nm軸：t3=t2i223=91.262.50.980.97=216.87 nm 軸：t4=t324=216.870.960.98=210.41 nm到軸的輸出轉矩則分別為各軸的輸入轉矩乘以軸承效率0.98.3.1.2 傳動零件的設計計算1. 材料選擇齒輪 初選大小齒輪的材料均為45鋼，經(jīng)調質處理，其硬度在48-55hrc，齒輪的等級精度為8級。由于減速器要求傳動平

22、穩(wěn)，所以用圓柱斜齒輪，初選=。2. 計算高速級齒輪 . 查取教材可得：ka=1.35，kv=1.11，k=1.2,k=1.1;k= kakvkk=1.351.111.21.1=1.978 (3-1)式中，為使用系數(shù)，為動載系數(shù)，為齒間載荷分配系數(shù)，為齒向載荷分配系數(shù)。傳動比i=4由查表可得各數(shù)據(jù)如下： zh=2.47，ze=189.8，z=0.88，取=10，則z=0.99接觸疲勞施加應力查圖可知：=600mpa；=1.1則應力循環(huán)次數(shù)：n1=60n1jlh=6095.5158250=5.73108n2=n1/i=5.73108/4=1.44107又查表可知：1 則：=600/1.2=500

23、(3-2)式中，為應力循環(huán)次數(shù)影響的系數(shù)，s為疲勞強度安全系數(shù)，為齒面接觸疲勞強度極限，為齒面接觸疲勞應力。計算小齒輪的最小直徑，取尺寬系數(shù)=1.2d1 (3-3)=37.50mm式中，為彈性影響系數(shù)，為尺寬系數(shù)。確定中心距aa=37.5/2=108.75mm應盡量圓整成尾數(shù)為0或5，以便于制造和測量，又由于所計算尺寸太小，適當?shù)姆糯笾行木啵嗜≈行木郺=200mm。選定模數(shù)mn、齒數(shù)z1、z2和螺旋角a=一般取z1=17-30，=8。-11。，初選z1=30，=10。，則z2=iz1=430=120mn=2200/150=2.62 由標準模數(shù)取mn=3mm，則z1+z2=131.3取z1+z

24、2=131則z1=26.2取z1=26z2=131-26=104齒數(shù)：z2/z1=101/26=3.85可用，于是=10.74 滿足要求計算齒輪的分度圓直徑小齒輪d1=82.44mm大齒輪d2=332.8mm齒輪寬度b=1.282.44=98.9mm圓整取大齒輪寬度b2=100mm取小齒輪寬度b2=105mm校核齒輪彎曲疲勞強度查表可知：=275mpa根據(jù)z1、z2查表則有： 則=70.95mpa (3-4)式中，為齒形系數(shù)，為應力修正系數(shù)，為重合度系數(shù)。 所以兩齒輪的齒根彎曲疲勞強度滿足要求，此設計合理。3.計算低速級齒輪查取教材可得：傳動比i=2.5由查表可得各數(shù)據(jù)如下：取，則.接觸疲勞施

25、用應力查表可知：；則應力循環(huán)次數(shù)： 又查圖可知： 則：計算小齒輪的最小半徑，取尺寬系數(shù)d1=63.91mm取定中心距aa=63.913.5/2=111.8mm應盡量圓整成尾數(shù)為0或5，以便于制造和測量，又由于所計算尺寸太小，適當?shù)姆糯笾行木?，故取中心距a=240mm。選定模數(shù)mn、齒數(shù)z1、z2和螺旋角a=一般取z1=17-30，=8。-15。，初選z1=25，=10。，則z2=iz1=2.525=62.5=62mn=2240/87=5.43mm由標準模數(shù)取mn=6mm，則z1+z2=78.8=79取z1+z2=79則z1=23取z1=23z2=79-23=56齒數(shù)：z2/z1=56/23=2

26、.43可用，于是=9.068。滿足要求計算齒輪的分度圓直徑小齒輪d1=139.75mm大齒輪d2=340.25mm齒輪寬度b=1.2139.75=167.7mm圓整取大齒輪寬度b2=170mm取小齒輪寬度b2=175mm校核齒輪彎曲疲勞強度查表可知： ; ;根據(jù)z1、z2查表則有： 則=39.2mpa所以兩齒輪的齒根彎曲疲勞強度滿足要求，此設計合理。3.2 軸的校核及計算1 計算軸的直徑計算軸的最小直徑（查表可知取c=110）軸：最小直徑為 (3-5)式中，p為軸傳遞的功率，n為軸的轉速?？紤]到手柄，取最小直徑為16mm軸：最小直徑為考慮到深溝球軸承的直徑，取最小直徑為25mm軸：最小直徑為考

27、慮到夾持工具的尺寸，取最小直徑為35mm2 校核對軸進行校核選材為45鋼，調質處理，其機械性能由教材可查知，軸3的結構尺寸如下圖 圖3-1 軸的結構尺寸圖. 求作用在齒輪上的力：d=90mm， (3-6)式中，為法向壓力角，為節(jié)圓壓力角。圖3-2 軸的受力簡圖求作用在軸上的支反力a水平支反力： 得垂直支反力：得 b.做出彎矩圖根據(jù)上述簡圖，分別求出水平面和垂直平面內(nèi)各力產(chǎn)生的彎矩：，總彎矩 (3-7)得. 作出扭矩圖作出計算彎矩圖 (3-8)式中，為折合系數(shù)。校核軸的強度，故安全作出受力圖，彎矩圖，扭矩圖精確校核軸的疲勞強度 截面左側抗彎截面模量按教材的公式計算可知抗彎界面模量 圖3-3受力圖

28、，彎矩圖，扭矩圖截面左側的彎矩抗彎截面扭矩截面上的彎曲應力 (3-9)式中，m為彎矩，w為軸的抗彎截面模量。截面上的扭轉切應力 (3-10)式中，為軸的抗扭截面模量。因 由查表計算可知，理論應力集中系數(shù)又查表查得軸的材料敏性系數(shù)為q=0.6故應力集中系數(shù)為 (3-11)式中，q為材料敏性系數(shù)，為理論應力集中系數(shù)。查表得彎曲尺寸系數(shù)， 扭轉尺寸系數(shù)軸按磨削加工，得變現(xiàn)質量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強化處理，即 計算綜合系數(shù)值為 (3-12)式中，、分別為應力集中系數(shù)，、分別為彎曲尺寸系數(shù)及扭轉尺寸系數(shù)，、分別為質量系數(shù)。材料特性系數(shù)計算安全系數(shù) (3-13)s=1.5式中，為計算安全系數(shù)，為僅受彎矩作用時

29、的安全系數(shù)，為僅受扭矩作用時的安全系數(shù)。故可知其安全. 截面右側抗彎截面模量可由教材公式可知抗扭截面模量彎矩m=1.86截面上的扭矩t=截面上彎曲切應力截面上扭轉切應力 過盈配合處的/值，由手冊可查之， 于是得軸按磨削加工，得變現(xiàn)質量系數(shù)為 軸在截面的安全系數(shù)s=1.5故該軸的強度也是足夠的，又因本傳動無大的瞬時過載及嚴重的應力循環(huán)對稱性，故可略去靜強度的校核。3.3滾動軸承的選擇及校核計算由條件知，減速器工作期限十年，兩班制工作，則軸承的預計壽命為選擇軸承軸承1 深溝球軸承6009 gb/t276-1994軸承2 深溝球軸承6012 gb/t276-1994軸承3 深溝球軸承6004 gb/

30、t276-1994校核軸承（軸3）深溝球軸承6009 查設計手冊得 查教材表格可知=1.0 得 故1邊為緊邊，所以計算當量載荷，軸承受力如圖：圖3-4軸承的受力圖軸承1： 由教材可知e1，由教材可知 （3-14）式中，為載荷系數(shù)，x、y分別為徑向動載荷系數(shù)和軸向動載荷系數(shù)。 軸承壽命= （3-15）式中，n為軸的轉速，c為額定動載荷，p為軸承所受的動載荷，為球軸承的壽命系數(shù)。故軸承的選擇合乎要求校核軸承深溝球軸承6004，查設計手冊可知， 得，圖3-5軸承的受力圖故軸承1為緊邊，所以計算當量動載荷軸承1：，查教材可知，由表可知，軸承壽命=壽命選用合乎要求。校核軸承深溝球軸承6012，查設計手冊

31、可知，圖3-6軸承的受力圖，得 ， 由圖可知1邊為緊邊，所以計算當量動載荷軸承1：，查教材可知，由表可知，軸承壽命=壽命選用合乎要求。3.4 鍵連接的選擇和計算根據(jù)軸的各個階梯的直徑和長度選取鍵的長度，查取機械設計手冊，此零件專用翻轉機構中的減速器有輕度的沖擊載荷，選擇鍵如下：聯(lián)軸器：1鍵108 gb1096-79 a型齒輪1：2鍵2012 gb1096-79 a型齒輪2：3鍵2514 gb1096-79 a型查表鋼的靜連接在使用時的許用應力校核鍵1 （3-16）校核鍵2 校核鍵1 式中，t為傳動的轉矩，d為軸的直徑，h為鍵的高度，l為鍵的工作長度。經(jīng)計算可知，所選取的鍵合乎設計的要求，可用。

32、3.5 聯(lián)軸器的選取在此零件專用翻轉機構中，聯(lián)軸器用于手柄與減速箱的連接。故采用彈性柱銷聯(lián)軸器連接，由于彈性柱銷聯(lián)軸器結構簡單，更換柱銷方便，緩和沖擊，吸收振動，故選用彈性柱銷聯(lián)軸器。求計算轉矩軸iii轉矩為由機械設計基礎（第五版）查得工作機為輸送機時，工作情況系數(shù)，故計算轉矩為=1.5216.87=325.3 （3-17） 式中，為工作情況系數(shù)。確定型號 由機械設計、機械設計基礎課程設計表17-4查得符合軸直徑為50mm的聯(lián)軸器選取型號為hl4彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉矩，軸材料為鋼時，許用轉速為4000r/min，允許的軸孔直徑在之間，故能滿足工作機與減速器聯(lián)接工作需要，從而確定聯(lián)軸器型號為

33、hl4聯(lián)軸器 gb5014-853.6箱體及其附件的設計1齒輪傳動的潤滑此減速器中，齒輪傳動屬于閉式齒輪傳動。因為在設計的減速器中，大齒輪的圓周速度小于12m/s，故可以采用油池潤滑。在箱體內(nèi)注入潤滑油，使大齒輪浸入油池一定深度，在齒輪運轉時，借助大齒輪把潤滑油帶到嚙合區(qū)進行潤滑。油浸高度約為六分之一大齒輪半徑，約為40mm。2.滾動軸承的潤滑對滾動軸承采用油潤滑，由于此減速器軸承的潤滑屬于低、中速軸承的潤滑，故采用油潤滑。3.潤滑油的選擇齒輪與軸承采用同種潤滑油比較便利，考慮該裝置用于小型設備，選用一般工業(yè)用潤滑油。4.密封方法的選取選用嵌入式軸承端蓋易于結構緊湊重量輕，采用悶蓋安裝骨架式旋

34、轉軸唇型密封圈實現(xiàn)密封。密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為b045065，b032052。軸承蓋結構尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。3.7液壓缸的設計計算及校核在零件專用翻轉機構中，液壓缸將小車的底盤提升，工作原理同液壓千斤頂類似。其工作原理圖如下：圖3-7液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?桿為小車的推手，將推手上下擺動，通過鉸接帶動液壓缸的活塞桿，由活塞桿的上下移動，反復的將液壓油壓入工作活塞鋼里。動力液壓缸通過單向閥與油池和工作液壓缸連接。當要求提升重物時，推手1向上抬起，帶動活塞將油從油池中壓入液壓缸3中，1向下壓時，將液壓油壓入到工作液壓缸中，利用液壓油的壓力，將重物提升。單向閥的作用是在抽油時保證

35、工作液壓缸的油量不變從油池中抽油。壓油時保證油不會流回油池，只能壓入工作液壓缸中。工作液壓缸和油池間有一卸載閥，當需要將工件放下時，可以按動卸載閥，工作在液壓缸中的液壓油將在重物重力的作用下流回油池。此液壓缸設計結構簡單，操作方便。在此設計中，共需要兩個工作液壓缸，分別放置在小車的兩側，一個動力液壓缸，安置在小車的后輪上，通過小車的推手前后擺動從而工作。液壓缸是將液壓能轉變?yōu)闄C械能的、做直線往復運動（或擺動運動）的液壓執(zhí)行元件。它結構簡單、工作可靠。用它來實現(xiàn)往復運動時，可免去減速裝置，并且沒有傳動間隙，運動平穩(wěn)。在此零件專用翻轉機構中，用液壓千斤頂來提升減速箱和工件，為工件的翻轉做準備。在本

36、設計中液壓缸采用單桿活塞式液壓缸。單活塞桿液壓缸只有一端有活塞桿。如圖所示是一種單活塞液壓缸。其兩端進出口油口a和b都可通壓力油或回油，以實現(xiàn)雙向運動，故稱為雙作用缸。圖3-8 單活塞液壓缸的結構簡圖1. 設計提要、液壓油缸主要參數(shù)給定在設計要求中已經(jīng)提到的參數(shù)這里就不再贅述，下面只給出此次設計中液壓油缸主要部件的其他參數(shù)：缸內(nèi)徑：d=50mm； 缸外徑：=60mm；壁厚：=5mm； 極限推力：=30162n；速比：=2； 活塞桿直徑：=30mm；活塞外推流量：=0.5l/s 法蘭厚：h=8mm；圖3-9法蘭盤式安裝、法蘭安裝方式選擇后端法蘭安裝方式，因為是推力，所以選用如圖3-9形式。、緩沖

37、機構的選用一般承壓在10mp以上應當選用緩沖機構，本次設計中，工作壓力為4mp，因此緩沖機構從略。、密封裝置選用選用yx型密封圈，聚氨酯（pu）和聚四氟乙烯（ptfe）材料聯(lián)合使用，達到良好的密封效果。、工作介質的選用因為工作在常溫下，所以選用普通的是油型液壓油即可。、液壓缸的裝配裝配前必須對各零件仔細清洗；要正確安裝各處的密封裝置：安裝形密封圈時，要注意其安裝方向，避免因裝反而漏油，其唇邊應對著有壓力的油腔。此外，因為是yx形密封圈，所以還要注意區(qū)分是軸用還是孔用，不要裝錯；由于密封裝置與滑動表面配合，裝配時應涂以適量的液壓油； 螺紋聯(lián)接件擰緊時應使用專用扳手，扭力矩應符合標準要求；活塞與活

38、塞桿裝配后，須設法測量其同軸度和在全長上的直線度是否超差；裝配完畢后活塞組件移動時應無阻滯感和阻力大小不勻等現(xiàn)象。2.各零部件的設計及驗算缸筒設計缸筒結構的選擇連接方式如下圖：圖3-10缸筒的連接方式選取法蘭式連接，并且法蘭和缸筒用焊接方式連接。其優(yōu)點是結構簡單，易選取、易裝卸；缺點是外徑較大，比螺紋連接的重量大。缸筒的要求有足夠強度，能夠承受動態(tài)工作壓力，長時間工作不會變形；有足夠剛度，承受活塞側向力和安裝反作用力時不會彎曲；內(nèi)表面和導向件與密封件之間摩擦少，可以保證長期使用；缸筒和法蘭要良好焊接，不產(chǎn)生裂紋。缸筒經(jīng)常使用無縫鋼管來加工，在本設計中，鋼管材料選用45鋼。查取設計手冊可以得到，

39、鋼管材料的屈服強度，鋼管材料的抗拉強度，現(xiàn)在利用屈服強度來引申出：鋼管材料的許用應力其中n=5是選取的安全系數(shù)。缸筒的計算1 液壓缸的效率油缸的效率由以下三種效率組成：（a） 機械效率，由各個運動件摩擦損失所造成，在額定的壓力下，通?？扇?0.9（b） 容積效率，由各個密封件泄露所造成，通常容積效率為：裝彈性體密封圈時=1裝活塞環(huán)時=0.98（c） 作用力效率，由出油口背壓所產(chǎn)生的作用力而造成 （3-18）所以總效率為0.82 液壓缸缸徑的計算內(nèi)徑d可按下列公式初步計算：液壓缸的負載為推力d= （m） （3-19）液壓缸的負載為拉力 （m）雙活塞桿液壓缸其缸筒內(nèi)徑d可由公式計算式中為實際液壓缸

40、使用的推力拉力（n）；為液壓缸的負載率，一般取為0.50.7；為液壓缸的總效率，一般取為0.70.9；p為液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓力；d為活塞桿的直徑。，本次設計中液壓缸負載為推力，根據(jù)公式可以得到內(nèi)徑：d=49.5mm，缸徑取為50mm。3 流量的計算液壓鋼的流量根據(jù)下式計算：當活塞桿外推時 當活塞桿內(nèi)拉時 （3-20）式中a1、a2分別為活塞無桿測及有桿側有效面積（m2），vm為活塞桿的平均線速度設計中給定了活塞的平均速度：=6m/min=0.1m/s而活塞的面積：=50.27容積效率：=1根據(jù)公式得到活塞桿外推時的流量：=0.5l/s因為只使用外推方向，所以回程方向的流量從略缸筒壁

41、厚的計算缸筒壁厚可以使用下式進行計算：當時 （m）pmax為最高允許壓力（mpa）；為缸筒材料的許用壓力根據(jù)缸徑查取手冊可預設=3，/d=3/80=0.0375根據(jù)缸徑查手冊預取=3此時/d=3/80=0.03750.08滿足使用薄壁缸筒計算式的要求，下面利用上式來計算：最高允許壓力一般是額定壓力的1.5倍，根據(jù)給定參數(shù)p=4mp，所以：=41.5=6mp許用應力在選取材料的時候給出：=/n=360/5=72mp根據(jù)公式得到壁厚：=3.33mm為保證安全，取壁厚為5mm。法蘭設計（缸筒端部）法蘭厚度計算法蘭厚度根據(jù)下式進行計算取法蘭厚度為9mm。、（缸筒端部）法蘭連接螺栓的強度計算螺紋處的拉應

42、力 （mpa）螺紋處的剪應力 （mpa） （3-21）式中，f為所受工作拉力，為螺栓危險截面的直徑，為螺栓所受的工作剪力，為螺栓剪切面的直徑合成應力 （mpa）最大推力為：f=30162n使用12個螺栓緊固缸蓋，即：z=12螺紋外徑和底徑的選擇：=6mm，=4.8mm系數(shù)選擇：考慮到載荷可能有變化，為了安全，選?。簁=3=0.12其中k為擰緊螺紋的系數(shù)，當為不變載荷時，取k=1.251.5；當為變載荷時，取k=2.54k1為螺栓連接的摩擦系數(shù)取為0.12；為缸筒材料的屈服強度n為安全系數(shù)，取n為1.5到2.5根據(jù)公式得到螺紋處的拉應力為：=333.32mp根據(jù)公式得到螺紋處的剪應力為：=196

43、.37mp根據(jù)公式得到合成應力為：=476.25mp由以上運算結果知，應選擇螺栓等級為12.9級：查表的得：抗拉強度極限=1220mp，屈服極限強度=1100mp不妨取安全系數(shù)n=2可以得到許用應力值：=/n=1100/2=550mp再次使用公式得到：成立證明選用螺栓等級合適?；钊麠U的設計活塞桿桿體的選擇：此次設計選用的是實心桿件活塞桿與活塞的連接形式：此次設計采用的是鎖緊螺母型連接活塞桿材料和技術要求因為沒有特殊要求，所以選用45號鋼作為活塞桿的材料，本次設計中活塞桿只承受壓應力，所以不用調制處理，但進行淬火處理是必要的，淬火深度可以在0.51mm左右。、安裝活塞的軸頸和外圓的同軸度公差不大

44、于0.01mm，保證活塞桿外圓和活塞外圓的同軸度，避免活塞與缸筒、活塞桿和導向的卡滯現(xiàn)象。安裝活塞的軸間端面與活塞桿軸線的垂直度公差不大于0.04mm/100mm，保證活塞安裝不產(chǎn)生歪斜。、活塞桿外圓粗糙度選擇為0.3、因為是運行在低載荷情況下，所以省去了表面處理。活塞桿的計算、活塞桿直徑的計算因為缸筒內(nèi)徑為50mm，選取活塞桿直徑是35mm。、活塞桿強度的計算活塞桿端部的負載連接點與與液壓缸支撐之間的距離為，如果：l10d就用下式計算活塞桿強度： （m） （3-22）式中f為液壓缸的最大推力；為材料的屈服強度；ns為安全系數(shù)，一般取為2到4，d為活塞桿的直徑實際上式中的/n 就是材料的許用應

45、力，之前給出了45號鋼的許用應力為：=/n=360/5=72mp 最大推力f=30162n于是根據(jù)公式得到活塞桿的直徑：d=35mm可知強度符合要求?；钊麠U的導向、密封和防塵、導向環(huán)選擇非金屬導向環(huán)，用高強度塑料制成，這種導向環(huán)的優(yōu)點是摩擦阻力小、耐磨、使用壽命長、裝導向環(huán)的溝槽加工簡單，并且磨損后導向環(huán)易于更換。、密封軸用密封圈加軸用階梯圈組合使用，這樣比起單獨密封，可以減小摩擦，減少泄漏量，增加壽命。、防塵使用dh防塵圈，材料是聚氨酯，既有防塵作用，又有潤滑作用。3.8 提升鉤子的設計提升鉤子使用彈性橡膠繩制作，這樣可以使得繩子有一定的彈性，而且便于在提升過程中對工件進行緩沖。第四章 零件

46、專用翻轉機構的三維建模及二維圖紙4.1主要零件的三維建模本章主要是通過proe軟件對零件專用翻轉機構主要零件進行三維建模的。1.小車底盤的三維建模過程及其模型圖4-1小車底盤三維模型2.上箱體的三維建模過程及其模型圖4-2上箱體的三維建模3.下箱體的三維建模過程及其模型圖4-3下箱體的三維建模4.小車推手的三維建模過程及其模型圖4-4小車推手的三維建模5.輪子支架的三維建模過程及其模型圖4-5輪子支架的三維建模6. 高速軸的齒輪的三維建模過程及其模型圖4-6 高速軸齒輪的三維建模7. 高速軸手柄的三維建模過程及其模型圖4-7 高速軸手柄的三維建模8. 中間軸的三維建模過程及其模型圖4-8中間軸

47、的三維建模9. 深溝球軸承6012的三維建模過程及其模型圖4-9 深溝球軸承6012的三維建模10. 深溝球軸承6009的三維建模及其模型圖4-10 深溝球軸承6009的三維建模11. 輸出軸的三維建模過程及其模型圖4-11輸出軸的三維建模12. 螺栓m24的三維建模過程及其模型圖4-12螺栓m24的三維建模13.端蓋的三維建模過程及其模型圖4-13端蓋的三維建模4.2 零件專用翻轉機構裝配的三維建模過程及其模型4.2.1 減速器的三維建模過程1. 減速器下箱體的三維建模過程及其模型，見圖4-142. 減速箱整體的三維建模過程及其模型，見圖4-15圖4-14減速箱下箱體的三維建模過程圖4-15

48、減速箱整體的三維建模過程4.2.2 小車的三維建模過程及其模型圖4-16小車的三維建模過程4.2.3零件專用翻轉機構的整體三維建模過程及其模型圖4-17零件專用翻轉機構的三維建模過程4.3零件專用翻轉機構的二維圖紙 （見附錄）第五章 總結與展望5.1全文總結隨著社會的飛速發(fā)展，經(jīng)濟建設的開展，其選別工作量也越來越大，人工選別耗時耗力及人為失誤等缺陷也日漸突出，以往零件專用翻轉機構的設備結構復雜、工作原理不合理、得不到推廣和應用，本文對零件專用翻轉機構提出了自己的方案。本文所做的工作有：1、市場調研、在對課題和方案提出之前，對市場進行了充分調研，了解市場需求和目前市場產(chǎn)品生產(chǎn)和發(fā)展狀況，提出其應用前景。2、